JP6915301B2 - 熱可塑性エラストマー組成物 - Google Patents
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しかしながら、従来のエアバッグ収納カバー向けの材料においては材料強度や低温耐衝撃性が、更には成形外観が不十分であった。
成分(A):エチレン単位の含有量が5〜50質量%のポリプロピレンブロック共重合体
成分(B):エチレン・α−オレフィン共重合体
成分(C):有機過酸化物
成分(D):架橋助剤
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、下記成分(A)及び成分(B)と、成分(C)及び成分(D)を含む混合物の動的熱処理物であり、少なくとも成分(A)と成分(B)とを、成分(C)及び成分(D)の存在下に動的熱処理して得られる。
成分(A):エチレン単位の含有量が5〜50質量%のポリプロピレンブロック共重合体
成分(B):エチレン・α−オレフィン共重合体
成分(C):有機過酸化物
成分(D):架橋助剤
成分(A)のポリプロピレンブロック共重合体に含まれる高濃度のエチレン成分は重合工程で共重合されたため、非常に細かく分散されており、動的熱処理において、成分(B)のエチレン・α−オレフィン共重合体のエチレン成分と相溶性が高く、エチレン・α−オレフィン共重合体と絡み合いながら、成分(C)の有機過酸化物の分子切断効果及び成分(D)の架橋助剤の結合効果により、高い分散効果でポリプロピレンマトリックス及びゴムドメインの微細かつ均一な海島構造が形成される。
ただし、成分(B)のエチレン・α−オレフィン共重合体が不飽和エチレン・α−オレフィン共重合体を主とすると、動的熱処理により得られる架橋組成物が、反応性の強い二重結合を持つため、不均一な架橋により、分散性が悪く、成形外観及び低温耐衝撃性が悪化する傾向があるため、成分(B)として飽和エチレン・α−オレフィン共重合体を用いることが好ましく、飽和エチレン・α−オレフィン共重合体を用いることで、均一な分散を得ることができ、成形外観及び低温耐衝撃性に優れた成形体を得ることができる。特に、エチレン・1−ブテン共重合体ゴムを用いることでコモノマー分岐鎖が短く、より均一な分散が得られ、さらに低温耐衝撃性と成形外観を向上させることができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物に用いる成分(A)は、エチレン単位の含有量が5〜50質量%のポリプロピレンブロック共重合体である。このポリプロピレンブロック共重合体は、特に、プロピレン単位の含有量が90〜100質量%であるプロピレン系重合体成分(A1)と、エチレン単位の含有量が30〜70質量%であるエチレン・プロピレン共重合体成分(A2)とからなり、成分(A1)と成分(A2)との合計量に対し、成分(A1)を30〜80質量%含有することで、ポリプロピレンブロック共重合体中のエチレン単位の含有量が5〜50質量%であるものが好ましい。ここで、成分(A1)におけるプロピレン単位の含有量は成分(A1)を構成する全モノマーの合計量を100質量%としたときの値であり、また、成分(A2)におけるエチレン単位の含有量は成分(A2)を構成する全モノマーの合計量を100質量%としたときの値である。
ことが好ましい。成分(A1)がプロピレンとエチレン及び炭素数4〜10のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のモノマーとの共重合体である場合、プロピレンと共重合するモノマーとしては特に、エチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましい。なお、これらの炭素数4〜10のα−オレフィンは1種のみを用いても、2種以上を用いてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物に用いる成分(B)は、エチレン・α−オレフィン共重合体である。
エチレン・α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンとしては、1−プロピレン、1−ブテン、2−メチルプロピレン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等を例示することができるが、前述の通り、コモノマー分岐鎖が短いものが均一分散性の観点から好ましく、従って、1−プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン等の末端の炭素原子に炭素間二重結合を有する炭素数3〜8のα−オレフィンが好ましく、特に1−ブテンが好ましい。即ち、成分(B)のエチレン・α−オレフィン共重合体はエチレン・1−ブテン共重合体ゴムであることが好ましい。成分(B)におけるα−オレフィンは1種のみがエチレンと共重合したものであっても、2種以上がエチレンと共重合したものであってもよい。
本発明で用いる成分(C)の有機過酸化物としては、芳香族系有機過酸化物及び脂肪族系有機過酸化物のいずれも使用することが可能である。具体的には、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のジアルキルパーオキシド類;t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン−3等のパーオキシエステル類;アセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、p−クロロベンゾイルパーオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキシド等のヒドロパーオキシド類等が挙げられる。これらの中でも、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンが好ましい。これらの有機過酸化物は1種類のみを用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いる成分(D)の架橋助剤としては、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、トルイレンビスマレイミド等を有する化合物、p−キノンジオキシム、ニトロベンゼン、ジフェニルグアニジン、トリメチロールプロパン、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレート等の多官能ビニル化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物といった、ラジカル重合性の炭素間二重結合を有する化合物等と、成分(A)及び/又は成分(B)の炭素直鎖の部分と反応する官能基を有する化合物などを用いることができる。これらは1種のみで用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、成分(A)には該当しないポリプロピレンブロック共重合体、即ち、エチレン単位の含有量が5質量%未満のポリプロピレンブロック共重合体を成分(E)として用いてもよく、成分(E)を用いることで、成形性や剛性を上げるという効果を得ることができる。
ことが好ましい。成分(E1)がプロピレンとエチレン及び炭素数4〜10のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のモノマーとの共重合体である場合、プロピレンと共重合するモノマーとしては特に、エチレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンが好ましい。なお、これらの炭素数4〜10のα−オレフィンは1種のみを用いても、2種以上を用いてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、成分(A)〜(D)、並びに必要に応じて用いられる成分(E)及び後述のその他の成分の混合物を動的熱処理することにより製造される。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物には、上記の成分(A)〜(E)以外に、本発明の効果を著しく損なわない範囲内で、各種目的に応じて以下の添加剤や成分(A)、(B)、(E)以外の樹脂やエラストマー(以下、「その他の樹脂」と称する。)等の任意成分を配合することができる。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、上記成分(A)〜(D)、或いは成分(A)〜(E)と、必要に応じて用いられるその他の成分を所定の割合で含有する原料混合物を動的熱処理して得られるものである。
本発明の熱可塑性エラストマーは、前記成分(A)、(B)、或いは成分(A)、(B)、(E)を成分(C)及び成分(D)の存在下に動的熱処理してなることにより、成形外観、低温耐衝撃性、曲げ弾性率等に優れるものである。
本発明において、JIS K7111に準拠した温度−40℃でのノッチ付きシャルピー衝撃試験の破壊形式を低温耐衝撃性の指標とする。
C:完全破壊 (試験片が二つ以上の破片に破壊するもの)
H:ヒンジ破壊 (折れ曲がり強さが低いヒンジ状の薄い表層だけが,一体になって離れない試験片となった不完全破壊)
P:部分破壊(ヒンジ破壊の定義に合わない,不完全破壊)
N:未破壊
本発明の熱可塑性エラストマー組成物のシャルピー衝撃試験の破壊形式は、好ましくはH以上であり、より好ましくはP以上であり、更に好ましくはNBである。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、JIS K7203に準拠して測定した曲げ弾性率が600MPa以下、特に200〜550MPaであることが好ましい。熱可塑性エラストマー組成物の曲げ弾性率が上記上限よりも大きいと、低温耐衝撃性が低下する傾向にあり、上記下限よりも小さいと、剛性及び強度が不足する傾向がある。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物は、必要に応じて公知の方法により成形して各種の成形体として使用することができる。成形法としては、熱可塑性エラストマーに通常用いられている成形法、例えば、射出成形法、押出成形法、中空成形法、圧縮成形法や、以下のエアバッグ収納カバーの項で挙げる成形法等が挙げられる。また、その後に積層成形、熱成形等の二次加工を行なってもよい。本発明の熱可塑性エラストマー組成物は単体で成形体としてもよく、他の材料と組み合わせ、積層体等としてもよい。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物を用いて、一般に、通常の射出成形法、又は、必要に応じて、ガスインジェクション成形法、射出圧縮成形法、ショートショット発泡成形法等の各種成形法を用いて成形体とすることによりエアバッグ収納カバーとして用いることができる。特に、エアバッグ収納カバーを射出成形する際の成形条件は以下の通りである。
本発明の熱可塑性エラストマー組成物を用いて、押出成形法や射出成形法により、インストルメントパネル、フロントピラートリム、ドアトリム、シフトレバー、各種コンソール類およびヘッドライニングにおける表皮材等の自動車内装材を成形することができる。
自動車内装材を射出成形する際の成形条件は、上記のエアバッグ収納カバーの射出成形条件と同等である。
<成分(A)>
(a−1)LyondellBasell社製 ポリプロピレンブロック共重合体 Hifax CA138A:
エチレン単位の含有量:28質量%
MFR(:230℃、荷重21.18N):2.6g/10分
プロピレン系重合体成分(A1)(プロピレン単位の含有量:100質量%)
の含有量:42質量%
エチレン・プロピレン共重合体成分(A2)(エチレン単位の含有量:48質量
%、プロピレン単位の含有量:52質量%)の含有量:56質量%
融解温度:160℃
エチレン単位の含有量:8質量%
MFR(230℃、荷重21.18N):2.5g/10分
(b−1):三井化学社製 タフマー(登録商標)A0550S
エチレン・1−ブテン共重合体ゴム
密度:0.86g/cm3
MFR(190℃、荷重21.18N):0.5g/10分
ムーニー粘度ML1+4(100℃):65
エチレン・1−オクテン共重合体ゴム
エチレン単位の含有量:39質量%
密度:0.86g/cm3
MFR(190℃、荷重21.18N):0.5g/10分
ムーニー粘度ML1+4(121℃):33
(c−1):化薬アクゾ社製 カヤヘキサ(登録商標)AD40C
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン
40質量%と炭酸カルシウム60質量%の混合物
(d−1):ジビニルベンゼン60質量%とエチルビニルベンゼン40%の混合物
(e−1):ポリプロピレンブロック共重合体(第1工程でプロピレン単独重合体を重合し、続いて第2工程でエチレン・プロピレン共重合体を重合して得られたもの)
エチレン単位の含有量:4質量%
MFR(230℃、荷重21.18N):60g/10分
1)射出成形体外観
得られた熱可塑性エラストマー組成物を用いて、インラインスクリュウタイプ射出成形機(東芝機械社製「IS130」)により、射出圧力50MPa、シリンダー温度220℃、金型温度40℃にて、厚さ3mm×幅100mm×長さ400mmのシートを成形し、得られた成形シートの外観を目視で確認し、フローマークがないものを○、フローマークがあるものを×とした。フローマークがないものを成形外観が優れるものと評価した。
得られた熱可塑性エラストマー組成物を用いて、インラインスクリュウタイプ射出成形機(東芝機械社製「IS130」)により、射出圧力50MPa、シリンダー温度220℃、金型温度40℃にて、曲げ弾性率測定用の試験片(厚さ4mm×幅10mm×長さ90mmの試験片)に成形し、この試験片について、JIS K7203に準拠して、スパン間64mm、曲げ速度2mm/分にて曲げ弾性率を測定した。曲げ弾性率は200〜600MPaの範囲が好ましい。
得られた熱可塑性エラストマー組成物を用いて、インラインスクリュウタイプ射出成形機(東芝機械社製「IS130」)により、射出圧力50MPa、シリンダー温度220℃、金型温度40℃にて、シャルピー衝撃強度測定用の試験片(ノッチの付いた厚さ4mm×幅12.7mm×長さ64mmの試験片)を成形した。得られた試験片について、JIS K7111に従って、温度−40℃でシャルピー衝撃試験を行い、シャルピー衝撃試験の破壊形式を低温耐衝撃性の指標とした。
C:完全破壊 (試験片が2つ以上の破片に破壊するもの)
H:ヒンジ破壊 (折れ曲がり強さが低いヒンジ状の薄い表層だけが、一体になって離れない試験片となった不完全破壊)
P:部分破壊(ヒンジ破壊の定義に合わない、不完全破壊)
N:未破壊
本発明の熱可塑性エラストマー組成物のシャルピー衝撃試験の破壊形式は、好ましくはH以上であり、より好ましくはP以上である。
<実施例1>
(a−1)50質量部、(b−1)30質量部、(c−1)0.05質量部、(d−1)0.1質量部、(e−1)20質量部、酸化防止剤(BASFジャパン社製 商品名イルガノックス(登録商標)1010)0.1質量部をヘンシェルミキサーにて1分間ブレンドし、同方向二軸押出機(神戸製鋼製「TEX30α」、L/D=45、シリンダブロック数=13)へ20kg/hの速度で投入し、180〜210℃の範囲で昇温させて溶融混練を行い、熱可塑性エラストマー組成物のペレットを製造した。得られた熱可塑性エラストマー組成物のペレットについて、前記1)〜3)の評価を行った。それらの評価結果を表1に示す。
表1に示す樹脂成分配合とした以外は実施例1と同様にして熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得、実施例1と同様に、前記1)〜3)の評価を行った。それらの評価結果を表1に示す。
これに対して、成分(A)を含まない比較例1では、成形外観が悪く、低温耐衝撃性も劣る。成分(A)のみを用いた比較例2や、成分(D)を用いていない比較例3では、成形外観、低温耐衝撃性が劣る。成分(C)を用いていない比較例4や、成分(C)と成分(D)を用いていない比較例5は、成形外観が悪い。
Claims (5)
- 下記成分(A)及び成分(B)と、成分(C)及び成分(D)を含む混合物の動的熱処理物である熱可塑性エラストマー組成物であって、成分(A)を、前記混合物中のポリプロピレン系樹脂中に50〜100質量%含み、該ポリプロピレン系樹脂と成分(B)との合計100質量部に対して、成分(B)を10〜55質量部、成分(C)を0.01〜0.8質量部、成分(D)を0.01〜1.8質量部含む熱可塑性エラストマー組成物。
成分(A):エチレン単位の含有量が20〜50質量%のポリプロピレンブロック共重合体であって、プロピレン単位の含有量が90〜100質量%であるプロピレン系重合体成分(A1)と、エチレン単位の含有量が30〜70質量%であるエチレン・プロピレン共重合体成分(A2)とからなるポリプロピレンブロック共重合体
成分(B):エチレン・1−ブテン共重合体ゴム
成分(C):有機過酸化物
成分(D):架橋助剤 - 射出成形用組成物である、請求項1に記載の熱可塑性エラストマー組成物。
- 請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー組成物の射出成形体。
- 請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー組成物からなる自動車内装材。
- 請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー組成物からなるエアバッグ収納カバー。
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